书城科普缤纷气候
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第21章 缤纷的中国气候(5)

拉萨夜雨这种典型的夜雨,不仅发生在拉萨河谷,楚河谷中的日喀则、西昌盆地中的西昌、元江河谷中的河口等地都是夜雨多发地,夜雨量要占年雨量的80%以上,而午后几个小时中则罕见有雨。

河谷盆地太阳下山之前,坡上地面热量就已经入不敷出开始变冷,坡地的冷却使它上面的空气温度也随之降低。低温空气密度大,沿坡下滑,下滑气流在谷底汇合,将谷底暖湿空气抬升,云层就在上升气流中迅速生成发展并致雨。这种夜雨与由地形形成局地热力环流有关,故称地形性夜雨。典型的地形性夜雨即使在高气压控制下也能照常发生。中国西藏、四川、云南、青海、甘肃等地有许多河谷都可形成夜雨。并非凡是山谷中都会有典型的夜雨发生,只有山谷的宽度和高度成一定比例,而且山谷地形比较完整的情况下夜雨才有可能发生。而且,即使山谷对前述条件统统满足,如果空气太干,谷中上升气流不能发生大量水汽凝结时仍不能形成夜雨,这就是为什么干旱地区河谷几乎全年无夜雨的原因,拉萨等地半干旱河谷中干季也没有夜雨。

中国四川、云南等地也常常出现夜雨,白天又雨过天晴。四川盆地多夜雨,主要是因为盆地内空气潮湿,天空多云,云层遮住了部分太阳的辐射,白天云下气温不容易升高,对流不易发展。夜间由于云层吸收来自地面辐射的热量,而后以反射辐射的方式把热量输送给了地面,所以云层对地面就有了保暖的作用,因此夜间地面和云底温度下降不明显,而云层上部因辐射散热而无热量补偿,温度迅速降低,使云层中气温直减率增大,形成不稳定层结,对流形成并发展,出现夜雨。四川盆地的夜雨,多出现在冷暖空气交锋频繁的春季,譬如北碚春季的夜雨率要比夏季高23%。成都、重庆、达县、乐山、泸州5个地方,20时到08时的夜雨量占到日总雨量的72%,而且午后12~17时6个小时的雨量仅占日总雨量的10.5%,可见夜雨典型程度和拉萨相差不多。四川盆地夜雨和拉萨夜雨主要不同点是拉萨日晴夜雨,而四川盆地是日阴夜雨,中午前后6小时平均日照百分率,也就是实际日照时数和晴天可照时间的比值,拉萨高达70%,而四川盆地只有30%。

夜雨是一种有利的气候条件,日晴夜雨,对于农业生产是有利的,既保证了土壤有足够的水分,又保证了白天有丰富的太阳辐射,有利于植物光合作用的进行,太阳照射还提高了地面、植株的温度。夜雨的雨水蒸发损耗比日雨少,可以多渗透到土壤中去,有利于作物根系慢慢吸收。在日晴夜雨条件下,作物有光,有热,又有水,非常有利于作物产量的提高。青藏高原的小麦等粮食作物高产,蔬菜个儿大、质量好,都和这种日晴夜雨、太阳辐射有关。四川盆地多夜雨,不影响农民白天的工作,对农业生产十分有利。

4.3.11日光城拉萨

去一趟拉萨,你才会对那里充足而强烈的阳光感同身受。那里云量极少,即使冒出朵朵白云,也是羞答答地在天边徘徊。待不了几天,你白皙的皮肤便被晒黑了。日光城,实在名不虚传。

布达拉宫据统计,拉萨的相对日照为68%,年平均晴天为108.5天、阴天为98.8天,年平均云量为4.8,年太阳总辐射量为8160兆焦/米2,比全国其他省区和同纬度的地区都高。

以前,常有人把拉萨“日光城”的成因仅仅归结为日照时数长,实际上,仅此还不够全面,因为拉萨远不是中国日照时数最多的地方,比方青海冷湖,其日照时数就要比拉萨多不少。冷湖年平均日照时数3550.5小时,比拉萨多545小时。除冷湖外,还有不少地方的日照时数比拉萨多。例如新疆、内蒙古、青海、甘肃、宁夏、西藏等许多地方,每年都有3000~3500小时的日照。在全国基本台站的日照时数排序中,拉萨只名列第81位。看来,拉萨能赢得“日光城”的雅号,肯定还另有一层原因。

除日照时数长外,由于拉萨海拔高,空气稀薄干结,大气透明度好,到达地面的太阳辐射明显高于同纬度其他地区。刺眼的太阳在暗蓝色的天空中简直就如大火球,令人不敢仰视,即使在日出日落时也不能给人一种温柔的感觉。

4.4中国气候资源的分布

气候资源是指广泛存在于地球大气中的光照、热量、降水、风能等可以为人们直接或间接利用,能够形成财富,具有使用价值的自然物质和能量,是一种十分宝贵的可以再生的自然资源,它是人类社会赖以生存和发展的基本条件,已被广泛用于国计民生的方方面面。气候资源作为可再生资源,是未来人们开发利用的丰富、理想的资源,只要保护好这种资源,就可以取之不尽,用之不竭。

4.4.1光能资源

(1)日照时数分布

日照不仅是一个重要的气象要素,影响着气候的形成,而且在能源紧缺的今天,还是一种十分重要的自然能源。它和风能一起,并列为两大气象自然能源,利用前途无量。

中国年日照时数的分布状况和云量分布相反,东南少而西北多,从东南向西北递增。大致秦岭、淮河以北和昆明准静止锋位置以西的高原地区,都有2200小时以上的年日照时数;从青岛到兰州一线约36°N以北地区,除了东北大小兴安岭和长白山区以外,还可多到2600小时以上;西北内陆的年日照时数普遍在3000小时以上,是中国日照时数最多的地方。中国日照时数最多的气象站是青海省柴达木盆地中的冷湖,平均每年日照时数3550.5小时,平均每天有10个小时的阳光照射。

淮河、秦岭以南,昆明准静止锋以东地区,每年日照时数大都少于2200小时,其中,103°~115°E之间,广州、南宁以北,西安、武汉以南地区,年日照时数少于1800小时;四川盆地、贵州大部地区为少日照中心,年日照时数不足1400小时。日照最少的地方是四川盆地西部和滇东北地区,不到1000小时。例如,位于四川盆地西南边缘的峨眉山946.8小时,位于四川盆地西南边缘小凉山区的马边彝族自治县951.5小时,位于云南省东北部边缘与四川交界处的盐津县952.1小时,位于长江上游、四川盆地西缘的雅安1005.0小时。这些地方平均每天的日照时数不足3小时。

日照时数只是反映了当地实际日照时间的长短,并不能表示由天气造成的日照时数减少量。因为日照时数除了受云、雨、雾等天气条件的影响外,还受天文条件的影响。比如纬度越偏北,冬季日照时数越少。因此,只有实际日照时数和天文日照时数之比的百分率指标,才能清楚地反映出天气条件对日照时数的影响。日照百分率越大,表明天气(云、雨、雾、尘、沙等)条件对日照时数影响越小;反之,则越大。

日照百分率自川黔低中心向四周逐渐升高,烟台、石家庄、兰州等36°~37°N以北地区,年日照百分率往往升到60%以上,仅东北东部和北部山区因云雾稍多而降到50%~60%之间。中国西北内陆除山区外,一般都高于70%,青藏高原也大都在60%以上。中国年平均日照百分率最高的地方,也正是日照时数最多的冷湖,达80%。

(2)太阳能资源分布

中国西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南东部和西部以及台湾的西南部等广大地区,为太阳年辐射总量高值区,其中,青藏高原为高值中心,因为这里平均海拔高度在4000米以上,大气层薄而清洁,透明度好,纬度低,日照时间长;四川和贵州两省及重庆市为太阳年辐射总量的低值区,四川盆地为低值中心,因为这里雨多、雾多、晴天少;其他地区的太阳年辐射总量居中。

中国太阳能资源的空间分布特征是:高值中心和低值中心都处在22°~35°N一带,青藏高原是高值中心,四川盆地是低值中心;太阳年辐射总量,西部地区高于东部地区,而且除西藏和新疆两个自治区外,基本上是南部低于北部;由于南方多数地区云多雨多,因此在30°~40°N地区,太阳能的分布不是随着纬度的升高而减少,而是随着纬度的升高而增加。

为了更好地利用太阳能,20世纪80年代中国的科研人员根据各地年接受的太阳总辐射量的多少,将全国划分为五类地区。

一类地区:全年日照时数为3200~3300小时;接受的太阳辐射总量为6680~8400兆焦/米2,相当于225~285千克标准煤燃烧所发出的热量。包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部和西藏西部等地,是中国太阳能资源最丰富的地区,与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。其中,西藏西部的太阳能资源最为丰富,全年日照时数达2900~3400小时,年辐射总量高达7000~8000兆焦/米2,仅次于撒哈拉大沙漠,居世界第二位。

二类地区:全年日照时数为3000~3200小时;接受的太阳能辐射总量为5852~6680兆焦/米2,相当于200~225千克标准煤燃烧所发出的热量。包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地,为中国太阳能资源较丰富区,相当于印度尼西亚的雅加达一带。

三类地区:全年日照时数为2200~3000小时;接受的太阳年辐射总量为5016~5852兆焦/米2,相当于170~200千克标准煤燃烧所发出的热量。包括山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、天津、北京和台湾西南部等地,为中国太阳能资源的中等类型区,相当于美国的华盛顿地区。

四类地区:全年日照时数为1400~2200小时;接受的太阳年辐射总量为4190~5016兆焦/米2,相当于140~170千克标准煤燃烧所发出的热量。包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地,是中国太阳能资源较差地区,相当于意大利的米兰地区。

五类地区:全年日照时数为1000~1400小时;接受的太阳年辐射总量为3344~4190兆焦/米2,相当于115~140千克标准煤燃烧所发出的热量。包括四川、贵州、重庆等地,是中国太阳能资源最少的地区,相当于欧洲的大部分地区。

一、二、三类地区,年日照时数大于2200小时,太阳年辐射总量高于5016兆焦/米2,是中国太阳能资源丰富或较丰富地区,且面积较大,约占全国总面积的2/3以上,具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区,虽然太阳能资源条件较差,但是也有一定的利用价值,其中有的地方是有可能开发利用的。总之,从全国来看,中国是太阳能资源相当丰富的国家,具有发展太阳能利用事业得天独厚的优越条件。

中国的太阳能资源和美国类似,比日本、欧洲条件优越得多,特别是青藏高原的西部和东南部的太阳能资源尤为丰富,接近世界上最著名的撒哈拉大沙漠。

为了减少碳排放,从日本留学归来的赵春红自制了太阳能发电系统,并于2006年12月15日投入使用。初步计算,该发电系统每年可以发电3000千瓦时,等于为国家节约标准煤1140千克,从而减少3.6吨的二氧化碳排放量。中国利用太阳能发电、实现自我供电,正从梦想变为现实。

4.4.2热能资源

我们爬山时都有过这样的经历,即使是烈日炎炎的夏季,当爬到一定高度后,就会感觉到一阵阵惬意的凉气袭来,特别是攀爬华山、峨眉山、黄山、尧山等较高的山峰,往往需要租用棉大衣,不然便不能抵御山顶上那刺骨的寒意。有人曾在6月从四川北部阿坝出发下山,当他经过海拔3600米的地方时,那里的山沟里还有冰雪。下山走到海拔2700米的米亚诺地方,那里小麦已经返青。继续往下到达海拔1500米处时,地里的小麦将近黄熟。而在海拔1360米的茂汶县,小麦已开镰收割。当晚间到达海拔780米的川西平原上的灌县时,小麦已收割完毕。一天之中,竟然走过了小麦从播种到收割的全部季节。

在中国西藏、云南等许多地形落差很大的地方,由于气温差距悬殊,会形成非常有趣的高山气候带,山谷到山顶犹如两重天:谷底是亚热带或热带,生长着热带森林;往上是山地暖温带,生长阔叶林;山地温凉带,生长针叶林;再往上是山地寒温带、高山亚寒带,只生长高山草甸;而最上面则是常年积雪、积冰的高山寒带。

在山体庞大、气候复杂的低纬高原,这种现象常见,植被、农作物、经济作物以至家畜,从下到上均有显著差异,就像一个大型的自然博物馆。